第7章 5 相对论时空观与牛顿力学的局限性-【优化探究】2023-2024学年新教材高中物理必修第二册同步导学案配套PPT课件（人教版，单选）

5　相对论时空观与牛顿力学的局限性 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 学习目标要求 核心素养和关键能力 1.知道爱因斯坦的两条假设，了解时间延缓效应、长度收缩效应，认识牛顿力学的成就与局限性。 2.知道牛顿力学的适用范围，认识物理学中理论的相对稳定性，要有质疑精神。 3.认识迈克耳孙—莫雷实验对光速不变原理的推动作用，体会实验和理论的相互关系。 1.物理观念：爱因斯坦的相对论。 2.科学思维：质疑与实验论证。 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 必备知识 自主学习 关键能力 合作探究 课堂检测 巩固演练 课时作业 素养提升 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 一 相对论时空观 1．19世纪，英国物理学家麦克斯韦根据电磁场理论预言了________的存在，并证明电磁波的传播速度等于________。 2．1887 年的迈克耳孙—莫雷实验以及其他一些实验表明：在不同的参考系中，光的传播速度都是________的。 3．爱因斯坦假设：在不同的惯性参考系中，物理规律的形式都是_______的；真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是_______的。 电磁波 光速c 一样　 相同 相同 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 4 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 运动状态 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 二 牛顿力学的成就与局限性 1．电子、质子、中子等微观粒子不仅具有________，同时还具有波动性，它们的运动规律在很多情况下不能用牛顿力学来说明，而__________能够很好地描述微观粒子的运动规律。 2．牛顿力学的适用范围：只适用于低速运动，不适用于高速运动；只适用于宏观世界，不适用于微观世界。 粒子性 量子力学 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 相对论时空观 　静止在地球上的人测得地月之间的距离为l0，坐在从地球高速飞往月球的飞船里的航天员测得的地月之间的距离仍为l0吗？ 提示：不是，航天员测得的地月之间的距离小于l0。 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 1．低速与高速 (1)低速：通常所见物体的运动，如行驶的汽车、发射的导弹、人造地球卫星及宇宙飞船等物体皆为低速运动的物体。 (2)高速：有些微观粒子在一定条件下其速度可以与光速相接近，这样的速度称为高速。 注：对于低速运动问题，一般用牛顿力学规律来处理。对于高速运动问题，牛顿力学已不再适用，需要用相对论知识来处理。 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 一支静止时30 m的火箭以3 km/s的速度从观察者的身边飞过。 (1)观察者测得火箭的长度应为多少？ (2)火箭上的人测得火箭的长度应为多少？ (3)如果火箭的速度为光速的二分之一，观察者测得火箭的长度应为多少？ (4)火箭内完好的手表走过了1 min，地面上的人认为经过了多少时间？ 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 [答案]　(1)30 m　(2)30 m　(3)26 m　(4)1 min 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 名师点评 理解相对论效应的两点注意 1．时间延缓效应是一种观测效应，不是时钟走快了或走慢了，也不是被观测过程的节奏变化了。 2．长度收缩效应也是一种观测效应，不是物体本身发生了收缩。另外，在垂直于运动方向上不会发生收缩效应。 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 1.有兄弟两人，哥哥乘坐宇宙飞船以接近光速的速度离开地球去遨游太空，经过一段时间返回地球，哥哥惊奇地发现弟弟比自己要苍老许多。该现象的科学解释是(　　) A．哥哥在太空中发生了基因突变，停止生长了 B．弟弟思念哥哥而加速生长了 C．由相对论可知，物体速度越大，物体上的时间进程越慢，生理进程也越慢 D．这是神话，科学无法解释 C 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 解析：上述故事反映的是爱因斯坦的相对论，爱因斯坦是20世纪伟大的科学家之一，提出相对论，揭示了空间、时间的辩证关系。根据爱因斯坦的相对论，物体高速运动时，运动物体的尺寸变短了，时钟变慢了，因此运用爱因斯坦的相对论可以解释题目中的现象，即物体速度越大，物体上的时间进程越慢，生理进程也越慢，故选C。 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 2．在静止坐标系中测得正立方体边长为l0，另一坐标系以相对速度v平行于正立方体的一边运动。在后一坐标系中，观察者测得的立方体的体积是多少？ 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 牛顿力学的局限性